CN108285284A - 一种用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂，涉及早强减水剂技术领域，由如下重量份数的原料制成：萘系减水剂25‑35份、高岭土5‑10份、石棉绒1‑5份、海泡石纤维1‑5份、三乙醇胺1‑5份、六羟甲基三聚氰胺六甲醚0.5‑2份、PEG‑40氢化蓖麻油0.5‑2份、季戊四醇油酸酯0.5‑2份、亚硝酸钠10‑20份、水50‑100份。本发明通过有机减水剂与无机减水剂的复配，并协以辅料制得超早强减水剂，所制超早强减水剂在其掺量1％时减水率即可达到25％以上，同时提高水泥混凝土的早期强度，缩短混凝土的凝结时间。

Description

一种用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂
技术领域：
本发明涉及早强减水剂技术领域，具体涉及一种用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂。
背景技术：
外加剂，是指在混凝土拌合过程中掺入的并能按要求改善混凝土某项或多项性能的一类材料，其掺量一般只占水泥量的5％以下，却能显著改善混凝土的和易性、强度、耐久性或调节凝结时间及节约水泥。外加剂的应用促进了混凝土技术的飞速进步，技术经济效益十分显著，并解决了许多工程技术难题，如远距离运输和高耸建筑物的泵送问题、紧急抢修工程的早强速凝问题、大体积混凝土工程的水化热问题、纵长结构的收缩补偿问题、地下建筑物的防渗漏问题。
减水剂是在混凝土坍落度基本相同的条件下能减少用水量的外加剂。为了缩短施工工期，在混凝土中加入增强型减水剂，既可改善混凝土性能又能提高混凝土早期强度。减水剂分为有机和无机两种类型，有机减水剂水域表面活性剂范畴，减水效果较好，能很好地降低水与气、固间的界面能，起到润滑、分散作用，但对改变水泥混凝土水化反应过程弱些；无机减水剂主要起早强作用，通过改变水泥混凝土的水化反应过程来改变混凝土的性能，减水性能弱些。
为了满足水利工程与抢修工程对混凝土的使用性能，我们开发出一种超早强减水剂，减水率可达25％以上，8个小时强度能达到设计强度的70％左右，并且对后期强度无不良影响。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能同时提高减水率、缩短凝结时间和水泥混凝土早期强度且对钢筋无锈蚀作用的用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂，由如下重量份数的原料制成：
萘系减水剂25-35份、高岭土5-10份、石棉绒1-5份、海泡石纤维1-5份、三乙醇胺1-5份、六羟甲基三聚氰胺六甲醚0.5-2份、PEG-40氢化蓖麻油0.5-2份、季戊四醇油酸酯0.5-2份、亚硝酸钠10-20份、水50-100份。
其制备方法包括如下步骤：
(1)将海泡石纤维加热至115-125℃保温混合，再加入六羟甲基三聚氰胺六甲醚和季戊四醇油酸酯，继续于115-125℃下保温混合0.5-1h，即得改性海泡石纤维；
(2)向水中加入高岭土、石棉绒和改性海泡石纤维，充分混合，再加入萘系减水剂、三乙醇胺、PEG-40氢化蓖麻油和亚硝酸钠，混合均匀，即得超早强减水剂。
所述萘系减水剂选用粉剂。
所述高岭土中晶体高岭石的含量高于80％重量，石英低于0.5％重量，Fe2O3低于1.0％重量，K2O和Na2O的总和低于0.5％重量。
所述高岭土经插层改性处理，其改性方法为：先将水解聚马来酸酐溶于5-10倍重量的去离子水中，再加入粉末状煅烧高岭土，并利用微波反应器微波回流搅拌5-10min，停止15-30min后继续微波回流搅拌5-10min，再次停止15-30min后微波回流搅拌5-10min，所得混合物经离心去上层清液，剩余物送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性高岭土。
所述水解聚马来酸酐、煅烧高岭土的质量比为10-15:5-10。
水解聚马来酸酐进入高岭土层间，高岭土层间距由插入前的0.73nm扩大至插入后的1.51nm，插层率达到97％以上；水解聚马来酸酐在高岭土层间以平行于高岭土片层的方式呈单层排列，其结构中所含羧基与高岭土的内表面羟基形成氢键。
所述石棉绒经填充改性处理，其改性方法为：先将石棉绒加热至120-130℃保温搅拌，待自然冷却至50℃以下时加入去离子水，再加入N-羟甲基丙烯酰胺和引发剂，并利用微波反应器微波回流搅拌反应，待自交联反应结束后将所得混合物减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性石棉绒。
所述石棉绒、去离子水、N-羟甲基丙烯酰胺、引发剂的质量比为5-10:30-50:5-10:0.05-0.2。
所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。
N-羟甲基丙烯酰胺经自交联形成丙烯酸树脂，并在微波作用下生成的丙烯酸树脂即时融入石棉绒的分子通道中，从而通过物理填充方式来增强石棉绒的使用性能。
所述微波反应器的工作条件为微波频率2450MHz、输出功率700W。
本发明的有益效果是：本发明通过有机减水剂与无机减水剂的复配，并协以辅料制得超早强减水剂，所制超早强减水剂在其掺量1％时减水率即可达到25％以上，同时提高水泥混凝土的早期强度，缩短混凝土的凝结时间，8小时强度能达到设计强度的70％左右，并且对后期强度无不良影响，对钢筋也无任何锈蚀作用，适用于水利工程及需要抢修的工程中。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)将3g海泡石纤维加热至115-125℃保温混合，再加入0.5g六羟甲基三聚氰胺六甲醚和0.5g季戊四醇油酸酯，继续于115-125℃下保温混合0.5h，即得改性海泡石纤维；
(2)向50g水中加入8g高岭土、3g石棉绒和改性海泡石纤维，充分混合，再加入30g萘系减水剂粉剂、3g三乙醇胺、0.5g PEG-40氢化蓖麻油和10g亚硝酸钠，混合均匀，即得超早强减水剂。
其中，高岭土中晶体高岭石的含量高于80％重量，石英低于0.5％重量，Fe2O3低于1.0％重量，K2O和Na2O的总和低于0.5％重量。
实施例2
(1)将5g海泡石纤维加热至115-125℃保温混合，再加入1g六羟甲基三聚氰胺六甲醚和0.5g季戊四醇油酸酯，继续于115-125℃下保温混合0.5h，即得改性海泡石纤维；
(2)向60g水中加入8g高岭土、5g石棉绒和改性海泡石纤维，充分混合，再加入35g萘系减水剂粉剂、4g三乙醇胺、0.5g PEG-40氢化蓖麻油和15g亚硝酸钠，混合均匀，即得超早强减水剂。
其中，高岭土中晶体高岭石的含量高于80％重量，石英低于0.5％重量，Fe2O3低于1.0％重量，K2O和Na2O的总和低于0.5％重量。
实施例3
(1)将5g海泡石纤维加热至115-125℃保温混合，再加入1g六羟甲基三聚氰胺六甲醚和0.5g季戊四醇油酸酯，继续于115-125℃下保温混合0.5h，即得改性海泡石纤维；
(2)向60g水中加入8g高岭土、5g石棉绒和改性海泡石纤维，充分混合，再加入35g萘系减水剂粉剂、4g三乙醇胺、0.5g PEG-40氢化蓖麻油和15g亚硝酸钠，混合均匀，即得超早强减水剂。
其中，高岭土中晶体高岭石的含量高于80％重量，石英低于0.5％重量，Fe2O3低于1.0％重量，K2O和Na2O的总和低于0.5％重量。
石棉绒的改性：先将10g石棉绒加热至120-130℃保温搅拌，待自然冷却至50℃以下时加入50g去离子水，再加入10g N-羟甲基丙烯酰胺和0.1g引发剂过硫酸钾，并利用微波频率2450MHz、输出功率700W的微波反应器微波回流搅拌反应，待自交联反应结束后将所得混合物减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性石棉绒。
实施例4
(1)将5g海泡石纤维加热至115-125℃保温混合，再加入1g六羟甲基三聚氰胺六甲醚和0.5g季戊四醇油酸酯，继续于115-125℃下保温混合0.5h，即得改性海泡石纤维；
(2)向60g水中加入8g高岭土、5g石棉绒和改性海泡石纤维，充分混合，再加入35g萘系减水剂粉剂、4g三乙醇胺、0.5g PEG-40氢化蓖麻油和15g亚硝酸钠，混合均匀，即得超早强减水剂。
其中，高岭土中晶体高岭石的含量高于80％重量，石英低于0.5％重量，Fe2O3低于1.0％重量，K2O和Na2O的总和低于0.5％重量。
高岭土的改性：先将10g水解聚马来酸酐溶于5倍重量的去离子水中，再加入10g粉末状煅烧高岭土，并利用微波频率2450MHz、输出功率700W的微波反应器微波回流搅拌10min，停止15min后继续微波回流搅拌10min，再次停止15min后微波回流搅拌10min，所得混合物经离心去上层清液，剩余物送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性高岭土。
实施例5
(1)将5g海泡石纤维加热至115-125℃保温混合，再加入1g六羟甲基三聚氰胺六甲醚和0.5g季戊四醇油酸酯，继续于115-125℃下保温混合0.5h，即得改性海泡石纤维；
(2)向60g水中加入8g高岭土、5g石棉绒和改性海泡石纤维，充分混合，再加入35g萘系减水剂粉剂、4g三乙醇胺、0.5g PEG-40氢化蓖麻油和15g亚硝酸钠，混合均匀，即得超早强减水剂。
其中，高岭土中晶体高岭石的含量高于80％重量，石英低于0.5％重量，Fe2O3低于1.0％重量，K2O和Na2O的总和低于0.5％重量。
高岭土的改性：先将10g水解聚马来酸酐溶于5倍重量的去离子水中，再加入10g粉末状煅烧高岭土，并利用微波频率2450MHz、输出功率700W的微波反应器微波回流搅拌10min，停止15min后继续微波回流搅拌10min，再次停止15min后微波回流搅拌10min，所得混合物经离心去上层清液，剩余物送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性高岭土。
石棉绒的改性：先将10g石棉绒加热至120-130℃保温搅拌，待自然冷却至50℃以下时加入50g去离子水，再加入10g N-羟甲基丙烯酰胺和0.1g引发剂过硫酸钾，并利用微波频率2450MHz、输出功率700W的微波反应器微波回流搅拌反应，待自交联反应结束后将所得混合物减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性石棉绒。
对照例1
向60g水中加入8g高岭土、5g石棉绒和5g海泡石纤维，充分混合，再加入35g萘系减水剂粉剂、4g三乙醇胺、0.5g PEG-40氢化蓖麻油和15g亚硝酸钠，混合均匀，即得超早强减水剂。
其中，高岭土中晶体高岭石的含量高于80％重量，石英低于0.5％重量，Fe2O3低于1.0％重量，K2O和Na2O的总和低于0.5％重量。
对照例2
专利CN 201510410195.1实施例4所制早强减水剂。
实施例6
分别利用实施例1-5、对照例1-2(简称实1、实2、实3、实4、实5、对1、对2)制备早强减水剂，并对所制早强减水剂的使用性能进行测试，早强减水剂的掺量为1％，混凝土的成分、含量及制备方法完全相同，结果如表1所示。
表1本发明早强减水剂的使用性能
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：
萘系减水剂25-35份、高岭土5-10份、石棉绒1-5份、海泡石纤维1-5份、三乙醇胺1-5份、六羟甲基三聚氰胺六甲醚0.5-2份、PEG-40氢化蓖麻油0.5-2份、季戊四醇油酸酯0.5-2份、亚硝酸钠10-20份、水50-100份。
2.根据权利要求1所述的用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：
(1)将海泡石纤维加热至115-125℃保温混合，再加入六羟甲基三聚氰胺六甲醚和季戊四醇油酸酯，继续于115-125℃下保温混合0.5-1h，即得改性海泡石纤维；
(2)向水中加入高岭土、石棉绒和改性海泡石纤维，充分混合，再加入萘系减水剂、三乙醇胺、PEG-40氢化蓖麻油和亚硝酸钠，混合均匀，即得超早强减水剂。
3.根据权利要求1或2所述的用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂，其特征在于：所述萘系减水剂选用粉剂。
4.根据权利要求1或2所述的用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂，其特征在于：所述高岭土中晶体高岭石的含量高于80％重量，石英低于0.5％重量，Fe2O3低于1.0％重量，K2O和Na2O的总和低于0.5％重量。
5.根据权利要求1或2所述的用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂，其特征在于：所述高岭土经插层改性处理，其改性方法为：先将水解聚马来酸酐溶于5-10倍重量的去离子水中，再加入粉末状煅烧高岭土，并利用微波反应器微波回流搅拌5-10min，停止15-30min后继续微波回流搅拌5-10min，再次停止15-30min后微波回流搅拌5-10min，所得混合物经离心去上层清液，剩余物送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性高岭土。
6.根据权利要求5所述的用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂，其特征在于：所述水解聚马来酸酐、煅烧高岭土的质量比为10-15:5-10。
7.根据权利要求5所述的用于水利工程与抢修工程的超早强减水剂，其特征在于：所述微波反应器的工作条件为微波频率2450MHz、输出功率700W。
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